一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台及其联动方法技术

本发明专利技术公开了一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台及其联动方法，本发明专利技术采用平面匹配联动或立面匹配联动的方法实现实景三维数据与二维栅格图片的匹配联动，进而能够将二维栅格图片与实景三维模型关联的室内、室外进行匹配联动；同时，本发明专利技术采用将二维栅格图片在上传时进行分割切片处理，一方面可以增加二维栅格图片与实景三维数据匹配联动的精确度，另一方面，通过分割处理的二维栅格图片能够加快计算机的上传、加载速度。

A linkage display platform and linkage method of real 3D data and 2D raster image

【技术实现步骤摘要】
一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台及其联动方法
本专利技术涉及地理空间信息可视化应用和计算应用
，特别提供了一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台及其联动方法。
技术介绍
三维场景用以空间展示，实景三维数据具有大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景的能力，可以直观反映物体室内外的外观、位置、高度等属性，是城市空间数据框架的重要内容，实景三维数据包括三维建筑模型或三维地图或三维全景图等；二维栅格图片按照一定的数学法则和综合法则进行分布、组合、关联及存储，具有很强的功能和特点，二维栅格图片具有图面整洁统一、方便、整洁、清洁、高精度、可重复利用等特点，具有严密的数学基础，但二维图片缺乏三维可视化和虚拟仿真效果的直观性，理解上相对抽象，三维模型缺乏二维图片的灵活性和宏观性。现有专利中，申请号201610502970.0，申请名为：一种三维全景图和二维地图的联动浏览方法，具体公开了一种三维全景地图和二维地图的联动浏览方法，通过三维全景图和二维图视窗相互透明叠加的方法实现三维全景和二维地图的位置联动以及视觉联动的融合，解决了传统全景地图和二维地图单纯依靠位置进行联动而视窗分离的缺陷；但是此方法中只提供了二维地图与三维全景图的联动和浏览方法，并不能对二三维数据进行坐标匹配。现有专利中，申请号201410063798.4，申请名为：一种用于二维地图与三维地图匹配的坐标点定位方法，具体公开了一种用于二维地图与三维地图匹配的坐标点定位方法，与现有技术相比解决了当三维图面旋转或倾斜后无法将二维坐标点与三维坐标点重新匹配定位的缺陷；可以在三维地图旋转或倾斜后实现坐标点的定位，通过方法计算实现对二维坐标及三维坐标的换算。但是此方法中只展示了三维地图与二维地图之间的联动与浏览，并不能提供实景三维数据及二维图片需要匹配展示的效果。现有专利中，申请号201910849300.X，申请名为：三维城市模型与二维地图的联动方法、装置及可读介质，具体公开了一种三维城市模型与二维地图的联动方法、装置及可读介质。实现了二维地图与三维城市模型在同一窗口下进行显示、渲染及联动。通过采用本专利技术的技术方案，可以弥补现有技术的不足，实现三维城市模型和二维地图的联动，进而后续可以在三维城市模型中更加直观、更加丰富地展现二维地图的功能。但是本方法只能实现三维模型的投影平面与二维地图匹配联动，一方面缺乏三维模型立面的匹配联动，另一方面，只能基于地图实现三维模型的位置匹配与联动，而缺乏三维城市模型的内部结构信息数据。综上所述，现有的技术无法满足实景三维数据与二维数据室内外联动的直观性和准确性，具体表现如下：1.在二三维数据联动方面，现有技术对只能对三维建筑模型或三维地图或三维全景图等单个数据类型和二维地图之间实现联动、匹配，不能集成实景三维数据与二维数据之间形成联动，交互数据形式单一，即现有技术缺乏针对二维栅格图片与实景三维数据的联动匹配，亟需能够反映实景三维模型相关联的室内外与二维数据联动显示浏览；2.由于存在存储量、计算量大的二维数据，其上传与加载时计算与显示慢，常常造成计算机崩溃的状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台及其联动方法，以解决上述
技术介绍
中提出的缺乏针对二维栅格图片与实景三维数据反映实景三维模型关联的室内、室外的数据联动匹配的方法，以及二维栅格图片上传或夹在慢，并导致计算机崩溃的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案，一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台，包括：双屏显示模块，包括用于加载显示三维实景图的三维视窗、用于加载至少显示二维栅格图的二维视窗；资源上传模块，用以上传二维栅格图片；数据处理模块，该数据处理模块与资源上传模块连接，用以处理在二维栅格图片上传是分割处理二维栅格图片，且该数据处理模块与双屏显示模块的二维视窗连接，用以显示上传的二维栅格图片；联动匹配模块，该联动匹配模块与数据处理模块、双屏显示模块的三维视窗连接，用以将数据处理模块分割处理的二维栅格图片与三维实景图进行一一映射联动。一种实景三维数据和二维栅格图片的联动方法，包括如下具体步骤：S1.图片上传预处理，对需要上传的二维栅格图片采用图像分割技术和图像补全技术得到尺寸相同的多个图片集，然后将每个图片集根据网络模型递归为不同层次的树结构，并逐层编码存入对应层级编码的文件夹中；S2.图片加载显示处理，根据上传的二维栅格图片，先提取S1步骤文件夹中的对应层级编码信息，然后根据四叉树网络模型建立分层数据结构的金字塔模型，然后对每层数据图层进行重采样处理，最后在二维视窗内显示二维栅格图片；S3.在三维视窗内加载三维实景图模型；S4.将S2输出的二维栅格图片与S3中加载的三维实景模型进行平面匹配或立面匹配后，再配准；S5.在平台的三维视窗的实景三维数据与二维视窗的二维栅格图片联动显示。作为优选，在所述S4中空间匹配、联动匹配的具体方法为：S41.判断匹配方式确定实景三维数据与二维栅格数据重叠部分的公共点，然后根据二维数据、三维数据的空间拓扑关系提取公共点在二维数据、三维数据的法向量，若二维数据、三维数据公共点的法向量平行，则进入S42；若二维、三维数据公共点的法向量垂直，则进入S43；S42.平面匹配联动以S41中的公共点为原点，分别在二维栅格图片上建立第一直角坐标系、在实景三维模型上建立三维直角坐标系，然后将三维直角坐标系通过下平面投影法建立第二直角坐标系，确认二维栅格图片中两点设置为A1(x11，y11)、B1(x21，y21)，三维模型中两点A2(x12，y12)、B2(x22，y22)，利用最小二乘法确定k1值，即y＝k1x+b确定A1(x11，y11)、B1(x21，y21)在第二直角坐标系中的匹配位置；S43.立面匹配联动以S41中的公共点为原点，分别在二维栅格图片上建立第一直角坐标系、在实景三维模型上建立三维直角坐标系，然后将三维直角坐标系通过近平面投影法建立第三直角坐标系，确认二维栅格图片中两点设置为A3(x13，y13)、B3(x23，y23)，三维模型中两点A4(x14，y14)、B4(x24，y24)，利用最小二乘法确定k2值，即y＝k2x+b确定A3(x13，y13)、B3(x23，y23)在第三直角坐标系中的匹配位置；S44.配准，具体为：对提取公共点的法向量按照空间配置方式进行配准，利用SIFT算法进行配准。作为优选，在S1中的预处理具体内容为：S11.根据二维栅格图片的几何形状，对图片的轮廓边界进行提取，并按照预设的阈值对二维栅格图片进行均匀分割处理，将二维栅格图片分割成互不相交的区域，得到尺寸相同的多个图片集；S12.将S11得到的的每个图片集根据像素信息计算图片的大小，对不足最小单元阈值的像素块，通过图像补全技术修复缺失的区域；S13.将S12后每个图片集根据网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台，其特征在于，包括：/n双屏显示模块，包括用于加载显示三维实景图的三维视窗、用于加载至少显示二维栅格图的二维视窗；/n资源上传模块，用以上传二维栅格图片；/n数据处理模块，该数据处理模块与资源上传模块连接，用以处理在二维栅格图片上传是分割处理二维栅格图片，且该数据处理模块与双屏显示模块的二维视窗连接，用以显示上传的二维栅格图片；/n联动匹配模块，该联动匹配模块与数据处理模块、双屏显示模块的三维视窗连接，用以将数据处理模块分割处理的二维栅格图片与三维实景图进行一一映射联动。/n

【技术特征摘要】
1.一种实景三维数据与二维栅格图片的联动展示平台，其特征在于，包括：
双屏显示模块，包括用于加载显示三维实景图的三维视窗、用于加载至少显示二维栅格图的二维视窗；
资源上传模块，用以上传二维栅格图片；
数据处理模块，该数据处理模块与资源上传模块连接，用以处理在二维栅格图片上传是分割处理二维栅格图片，且该数据处理模块与双屏显示模块的二维视窗连接，用以显示上传的二维栅格图片；
联动匹配模块，该联动匹配模块与数据处理模块、双屏显示模块的三维视窗连接，用以将数据处理模块分割处理的二维栅格图片与三维实景图进行一一映射联动。


2.一种实景三维数据和二维栅格图片的联动方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.图片上传预处理，对需要上传的二维栅格图片采用图像分割技术和图像补全技术得到尺寸相同的多个图片集，然后将每个图片集根据网络模型递归为不同层次的树结构，并逐层编码存入对应层级编码的文件夹中；
S2.图片加载显示处理，根据上传的二维栅格图片，先提取S1步骤文件夹中的对应层级编码信息，然后根据四叉树网络模型建立分层数据结构的金字塔模型，然后对每层数据图层进行重采样处理，最后在二维视窗内显示二维栅格图片；
S3.在三维视窗内加载三维实景图模型；
S4.将S2输出的二维栅格图片与S3中加载的三维实景模型进行平面匹配或立面匹配后，再配准；
S5.在平台的三维视窗的实景三维数据与二维视窗的二维栅格图片联动显示。


3.根据权利要求2所述的一种实景三维数据和二维栅格图片的联动方法，其特征在于，所述S4中空间匹配、联动匹配的具体方法为：
S41.判断匹配方式
确定实景三维数据与二维栅格数据重叠部分的公共点，然后根据二维数据、三维数据的空间拓扑关系提取公共点在二维数据、三维数据的法向量，若二维数据、三维数据公共点的法向量平行，则进入S42；若二维、三维数据公共点的法向量垂直，则进入S43；
S42.平面匹配联动
以S41中的公共点为原点，分别在二维栅格图片上建立第一直角坐标系、在实景三维模型上建立三维直角坐标系，然后将三维直角坐标系通过下平面投影法建立第二直角坐标系，确认二维栅格图片中两点设置为A1(x11，y11)、B1(x21，y21)，三维模型中两点A2(x12，y12)、B2(x22，y22)，利用最小二乘法确定k1值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敦，孙华，高广，朱元彪，应良中，费佳宁，
申请(专利权)人：宝略科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33